淺析建筑板柱結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李長(zhǎng)樸

隨高層建筑數(shù)量增多，板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)部門重點(diǎn)關(guān)注課題，需細(xì)致分析板柱結(jié)構(gòu)特征，不斷優(yōu)化建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

一、建筑板柱結(jié)構(gòu)體系概述

1.建筑板柱結(jié)構(gòu)體系計(jì)算

在開(kāi)展建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算，運(yùn)用等待框架法獲得精準(zhǔn)的板柱結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，在采用PMCAD軟件建立板件模型過(guò)程中，可以將樓板設(shè)計(jì)成寬扁的框架梁。而后在SATWE軟件中對(duì)模型進(jìn)行全面分析，通過(guò)該模型求出板柱結(jié)構(gòu)水平荷載作用下的內(nèi)力值。

在特定條件下，建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只單獨(dú)進(jìn)行樓盤模型運(yùn)算，可以將板帶劃分成柱上板帶與跨中板帶兩部分運(yùn)算，運(yùn)用有限元計(jì)算方式，獲得板柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)荷載內(nèi)力值。同時(shí)，對(duì)建筑板柱結(jié)構(gòu)的配筋也應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，確保板柱結(jié)構(gòu)內(nèi)配筋水平及縱向荷載力組合在一起，依照框板梁的方式進(jìn)行配筋處理。

2.等代梁寬度值計(jì)算

為根本上提升建筑工程板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，需要嚴(yán)格遵循國(guó)家及地方有關(guān)部門頒布的鋼筋混凝土深化技術(shù)規(guī)范，保障板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。利用帶框架計(jì)算出板柱結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移值。要求板柱結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下，沿實(shí)際方向進(jìn)行帶框架量寬度計(jì)算。

注重收集代框架梁計(jì)算寬度、水平及豎向兩方向跨度、柱帽有效寬度等數(shù)值。在運(yùn)用PMCAD軟件時(shí)，要求板柱結(jié)構(gòu)的等代梁寬度應(yīng)當(dāng)按照升板規(guī)范要求取值。取等代梁相鄰跨度的1/4相加，在等代梁兩端不等跨時(shí)，需按照偏心位置布置，防止出現(xiàn)房間不等跨時(shí)寬度數(shù)值精準(zhǔn)度無(wú)法從根本上保障問(wèn)題。

3.建筑板柱結(jié)構(gòu)破壞因素分析

為確保設(shè)計(jì)出的建筑板柱結(jié)構(gòu)體系能夠抵御較大等級(jí)地震，需要分析建筑板柱結(jié)構(gòu)破壞力，使板柱結(jié)構(gòu)能夠承受住地震作用力。在沒(méi)有布置板柱結(jié)構(gòu)抗震墻的情況下，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)剛度隨之下降，側(cè)向位移較大，極易出現(xiàn)板柱結(jié)構(gòu)坍塌問(wèn)題。

建筑板柱結(jié)構(gòu)破壞問(wèn)題還與板柱節(jié)點(diǎn)處樓板抗沖擊能力較差有關(guān)。在建筑柱結(jié)構(gòu)周邊板內(nèi)沒(méi)有設(shè)置抗沖切鋼筋或鋼筋設(shè)計(jì)不科學(xué)情況，也有可能導(dǎo)致樓板附加見(jiàn)應(yīng)力較差。柱結(jié)構(gòu)周邊板厚度不夠，使用剪切力箍筋結(jié)構(gòu)難以充分發(fā)揮出應(yīng)有作用。在強(qiáng)震情況下，建筑樓板會(huì)產(chǎn)生沖擊破壞力，導(dǎo)致樓板墜落等問(wèn)題出現(xiàn)，嚴(yán)重影響到建筑用戶的核心利益。

二、建筑板柱結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)流程

在建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要首先做好樓板結(jié)構(gòu)的整體三維計(jì)算工作。通過(guò)SATWE軟件或TAT軟件，對(duì)板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

其中，在應(yīng)用SATWE軟件過(guò)程中，可以考慮樓板結(jié)構(gòu)的彈性變形功能，計(jì)算出樓板單元高度與變形值。與其他軟件相比，SATWE軟件還具有真實(shí)計(jì)算樓板平面及樓板外高度的功能，可以省去樓板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為雙向等框架梁體系，直接對(duì)樓板結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維分析計(jì)算，從根本上提升樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。

SATWE軟件可以輔助彈性樓板劃分工作，自動(dòng)將虛梁去除，保障實(shí)際設(shè)計(jì)效率。在建立板柱結(jié)構(gòu)模型后，可以利用SATWE軟件對(duì)板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維分析，選擇適宜的剛算法計(jì)算。

第1步選取生成樓板有限元分析數(shù)據(jù)，對(duì)板柱結(jié)構(gòu)計(jì)算條件與計(jì)算參數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正處理。為從根本上保障板柱設(shè)計(jì)質(zhì)量，還可以輸入樓板洞口及柱帽等特殊構(gòu)件數(shù)據(jù)，對(duì)樓板不同結(jié)構(gòu)厚度值進(jìn)行計(jì)算。

第2步輸入樓板支座沉降及約束數(shù)據(jù)補(bǔ)充，通過(guò)有限元分析和計(jì)算菜單對(duì)梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。樓板結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容主要包括內(nèi)力、位移、配筋計(jì)算以及沖切驗(yàn)算參數(shù)。

第3步對(duì)板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行類似處理計(jì)算。現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)常見(jiàn)厚板轉(zhuǎn)換層的計(jì)算也可借助此轉(zhuǎn)化方式。注意要像板柱結(jié)構(gòu)一樣輸入虛梁數(shù)值，對(duì)層高輸入值進(jìn)行計(jì)算。

三、建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例分析

1.工程概況

本文以某商場(chǎng)三層板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，由于當(dāng)時(shí)板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平較低，需要對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造處理。建筑樓高6米，應(yīng)在原有3層基礎(chǔ)上加高至5層，并采取有效的加固措施，確保板柱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及可靠性符合實(shí)際設(shè)計(jì)要求。

2.板柱結(jié)構(gòu)選擇

該建筑工程原板柱結(jié)構(gòu)主要為預(yù)應(yīng)力方樁，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地持力土層層頂埋深約為15米，小型壓樁設(shè)備可以使這些樁體結(jié)構(gòu)穿越土層。選擇錨桿靜壓樁作為基礎(chǔ)加固樁體結(jié)構(gòu)，要求樁尖持力層與原預(yù)制樁持力層相同。

3.基礎(chǔ)傳力設(shè)計(jì)

在確定建筑板柱結(jié)構(gòu)樁型后，需要確保上部結(jié)構(gòu)荷載率能夠有效傳遞到新靜壓樁上去，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性。增加結(jié)構(gòu)傳遞的方式主要分為兩種：第一，將增加的樁布置在原樁承臺(tái)周圍，確保原裝承臺(tái)面積與厚度符合設(shè)計(jì)要求，上部荷載能夠通過(guò)柱體結(jié)構(gòu)傳遞到承臺(tái)，而后再傳遞到老新樁上； 第二，將增加的樁體結(jié)構(gòu)布置在承臺(tái)周圍，采用包柱式承臺(tái)方式將柱荷載轉(zhuǎn)移到新樁體結(jié)構(gòu)上。

4.板柱結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)處理

在建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要對(duì)柱帽結(jié)合點(diǎn)進(jìn)行處理。通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)的柱帽節(jié)點(diǎn)面積大、厚度大，剖面邊緣位于非垂平或垂直位置，切實(shí)提升了梁體或墻體結(jié)構(gòu)連接難度。原有加固項(xiàng)目采用加大截面等方式對(duì)柱帽進(jìn)行加固處理，獲得的設(shè)計(jì)效果較好。因此本工程柱帽處理主要就是將柱帽與抗震墻、柱帽與新增梁、柱帽與上部柱結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接在一起。

其中，在柱帽與剪力墻連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要依據(jù)建筑工程平面布置與建模試算結(jié)果，選擇出適宜的剪力墻形式，將剪力墻轉(zhuǎn)角處設(shè)置為原柱結(jié)構(gòu)。將剪力墻截面范圍內(nèi)的原樓板混凝土鑿除，保留鋼筋，為后期樓板范圍內(nèi)的剪力墻鋼筋貫通施工提供重要平臺(tái)。在柱帽分為兩節(jié)情況下，需要確保上節(jié)柱帽厚度小、平面尺寸大；下節(jié)柱帽結(jié)構(gòu)厚度大、平面尺寸較小。為保障后期施工便捷，可以對(duì)柱帽上節(jié)進(jìn)行按板處理，保留鋼筋。下節(jié)則為柱體結(jié)構(gòu)一部分不得破壞，使建筑內(nèi)部的板柱結(jié)構(gòu)受到合理支撐，切實(shí)提升結(jié)構(gòu)的安全性。

四、建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制

1.做好各施工專業(yè)協(xié)調(diào)工作

結(jié)合板柱結(jié)構(gòu)特征，建立起可行的協(xié)調(diào)組織機(jī)制，保障工程各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息及物質(zhì)高效交換，更好處理個(gè)人與組織之間的關(guān)系，使施工資源與技術(shù)供求工作緊密結(jié)合。要求設(shè)計(jì)部門應(yīng)當(dāng)與施工部門、勘察部門進(jìn)行密切溝通，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理施工期間遇到的各種問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷優(yōu)化及改正。具體來(lái)說(shuō)，細(xì)致分析板柱結(jié)構(gòu)施工流程，對(duì)板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行適宜的加固及保留，增加施工效率。

2.加強(qiáng)圖紙繪制管理力度

為從根源處控制板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理水平，增強(qiáng)工程綜合效益，應(yīng)加強(qiáng)工程前期準(zhǔn)備工作監(jiān)管力度，推動(dòng)圖紙會(huì)審活動(dòng)，要求圖紙質(zhì)量不合格的情況下不可開(kāi)展施工工作。同時(shí)，實(shí)施連帶責(zé)任制，對(duì)圖紙錯(cuò)誤、關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值缺失等問(wèn)題進(jìn)行追責(zé)，從根本上提升各部門圖紙會(huì)審責(zé)任心，確保工程設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容能夠與實(shí)際施工要求相符，對(duì)工程施工開(kāi)展環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)。

3.制定完善的質(zhì)量管理責(zé)任機(jī)制

為進(jìn)一步提升板柱結(jié)構(gòu)應(yīng)用效果，確保工程總體質(zhì)量符合工程實(shí)際施工要求，需建立起更加科學(xué)完善的工程責(zé)任制，在原有基礎(chǔ)上對(duì)工程設(shè)計(jì)管理機(jī)制與管理架構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化，針對(duì)工程關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)制定出專項(xiàng)施工質(zhì)量管理機(jī)制，從而編制出更加科學(xué)的施工方案。

細(xì)致分析板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能存在的質(zhì)量問(wèn)題，明確工程質(zhì)量管理重點(diǎn)，對(duì)工程各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行全面管控。認(rèn)真審查工程設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平及職業(yè)素養(yǎng)，要求設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)具有較高的自學(xué)意識(shí)，積累下豐富的設(shè)計(jì)管理經(jīng)驗(yàn)，選用更加適當(dāng)?shù)姆绞教嵘こ陶w管控水平。

五、總結(jié)

總而言之，為確保板柱結(jié)構(gòu)能夠在建筑工程內(nèi)發(fā)揮出重要作用，相關(guān)管理部門應(yīng)當(dāng)緊抓建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)管控力度，結(jié)合工程實(shí)際建設(shè)要求，不斷完善建筑板柱結(jié)構(gòu)施工流程。構(gòu)建起專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)板柱建筑結(jié)構(gòu)特征與實(shí)施要點(diǎn)開(kāi)展技術(shù)交底工作，從根本上保障板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保板柱建筑結(jié)構(gòu)能夠在推動(dòng)建筑行業(yè)長(zhǎng)效可靠中發(fā)揮出重要作用。